基于RSA的数字电视终端接口内容保护技术的研究

论文摘要

在保证内容传输的安全方面,目前大多数运营商采用条件接收（Content Access,CA）或数字版权管理（Digital Rigthts Management,DRM）技术来实现,但是根据国际知识产权联盟（IIPA）2006年的统计数据显示,90%以上的盗版是通过对终端接口解密以后的数据进行拷贝和录制实现的。因此,终端设备的数字接口输出内容保护成为迫切需要解决的问题。针对数字电视终端接口特点,提出了不同于高带宽数字内容保护技术（High-bandwidth Definition Content Protection,HDCP）的内容保护方案。首先,通过对HDCP数字视频终端接口保护方案以及HDCP终端设备接口验证所采用的协议分析,基于当前证书认证系统（Certificate Authority,CA）的认证方式,提出了接口保护中两个主要模块发送器和接收器之间进行实时合法性认证的方案,并实现了认证中所需的设备证书生成、发放、撤销。通过对现有RSA公钥算法分析,研究了安全大素数产生、模幂、模逆运算算法,重点分析了采用RSA加密算法设计系统的安全性、密钥空间和可扩展性即当用户数增加时,新增加的密钥会不会对原有密钥产生影响,同时也分析了加解密运算量大小问题。设计了如何只对组内用户产生一个组密钥（Group Key,GPK）,而单个用户设备只需要利用自己的私钥就能解析出用于加密电视节目数据的密钥的算法。为了进一步增强视频数据的安全性能,设计一个随机数产生器,每隔几秒产生一个的64bit会话密钥（Session Key,SK）,利用SK对视频数据加扰;再利用合法证书公钥信息生成的组密钥GPK对SK加密得到SK’,SK’以安全会话的方式传送给接收器。实验结果表明,该终端接口内容保护方案具有较好的实时性和安全性,认证过程简单高效,能够确保非法设备无法解扰视频,而合法设备可以实时播放视频。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 数字电视终端接口内容保护研究的国内外现状
• 1.3 本文的工作
• 2 数字电视终端接口内容保护相关技术
• 2.1 数字视频接口介绍
• 2.1.1 模拟接口与数字接口
• 2.1.2 数字视频接口DVI、HDMI 与DisplayPort 标准介绍
• 2.2 几种数字内容保护方案介绍
• 2.3 RSA 加解密算法介绍
• 2.4 本章小结
• 3 数字电视终端接口内容保护方案设计
• 3.1 终端接口内容保护基本框架
• 3.1.1 内容发送器端的设计
• 3.1.2 内容接收器端的设计
• 3.2 数字设备的认证与安全传输控制
• 3.2.1 数字设备的合法性认证
• 3.2.2 密钥的产生与分配
• 3.2.3 大素数产生过程的分析
• 3.3 流数据加解密原理
• 3.4 系统设计安全性分析
• 3.5 本章小结
• 4 基于RSA 的内容保护方案的实现
• 4.1 产生设备公私钥对
• 4.2 设备证书的生成
• 4.3 信号加密和解密
• 4.4 认证协议状态之间的转换
• 4.5 结果和性能分析
• 4.6 本章小结
• 5 全文总结
• 5.1 总结
• 5.2 进一步的工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间参加的项目列表